山西大学：开启非厄米量子光学的研究大门

科学导报讯 记者杨洋 10月20日，记者从山西大学激光光谱研究所获悉，该所胡颖教授带领团队与中国科学理论物理研究所石弢教授合作，在探索非厄米量子效应领域取得突破性進展。

孤立量子系统是一种理想化的场景。真实的量子系统会与环境（即“热库”）发生耦合，产生耗散。耗散通常会破坏量子性。然而，通过设计热库以及系统与热库的耦合方式，可以操控系统的演化及其属性，实现孤立量子系统所没有的奇异现象。研究团队展示了如何通过编辑非厄米（耗散）诱导出没有经典对应的新奇量子效应。团队还构建了一套理论框架来系统地研究此类问题。

团队研究了嵌入某种新型热库中的原子（或人工原子）的行为。这种热库与它自身的环境发生耦合，具有耗散。团队发现通过调控这种开放热库，能够对原子产生前所未有的影响。比如，当热库发生强烈耗散时，团队发现原子的自发辐射会以一种奇特的方式被压制，产生分数量子芝诺效应。这是传统热库所无法实现的。团队进一步发现了由分数量子芝诺效应诱导的光子反聚束。光子本性喜欢聚集，而光子反聚束指的是光子违反其本性、避免聚集的一种现象，是量子世界所独有的神奇效应。光子反聚束通常需要强非线性才能实现。然而，团队发现在耗散驱动下，即使在微弱的非线性下，也能诱导出光子反聚束。

研究团队的理论研究为非厄米量子光学打开了大门，为实现有趣的量子非厄米多体效应以及量子非厄米应用开辟了路径。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目的资助。